Werkgroep 5
Een onderwerp, dat duidelijk in de belangstelling staat. Met dit onderwerp haal je heel veel natuurkundige toepassingen in huis. Ik krijg vaak een mail met het verzoek of ik een geschikt elektronisch schema heb om dit makkelijk te kunnen realiseren. Het antwoord is gelukkig ja. In mijn werkgroep zal ik u de principes van het versterken van geluid laten horen en het omzetten van geluid in licht laten zien. (Wist u, dat een transistor eigenlijk helemaal niet zo makkelijk geluid kan versterken!) Daarna gaat u zelf aan de slag. Met tweetallen maakt u een lichtzender en een lichtontvanger. De verbinding tussen zender en ontvanger kan gemaakt worden met een glasvezel. Ook kan rechtstreeks contact worden gemaakt en als u dan twee positieve lenzen goed weet te gebruiken, kan zo een aardige afstand worden overbrugd. Na afloop zult ook u zeggen: ‘Eigenlijk heel eenvoudig! Had ik dat maar eerder geweten!’
Geluid verzenden met licht
Heel veel natuurkunde zit in dit onderwerp verpakt en kan worden toegepast.
Eerst moet een versterkertje worden gemaakt. Dit gaat in de volgende drie stappen heel eenvoudig. Zet eerst de weerstanden en de verbindingsdraadjes op de goede plaats.
| 10 kΩ: | bruin zwart oranje goud |
| 470Ω: | geel paars bruin goud |
| 100kΩ: | bruin zwart geel goud |
| 1kΩ: | bruin zwart rood goud |
| 100Ω: | bruin zwart bruin goud |
Nu de condensatoren erbij plaatsen
| Let op: | Het open hokje bij de grote condensatoren is de + aansluiting. |
| De kleintjes (0,1µF) hebben geen + of - kant. |
Tenslotte de transistors erbij
Op de ingang van de versterker sluit je een spoel met koperdraad aan en op de uitgang een luidspreker.
Sluit ook een spoel aan op de luidspreker- of koptelefoon-uitgang van een radio aan. Het magnetisme uit de linkerspoel wekt een kleine spanning op in de rechterspoel en ...
Een ringleiding
Een ringleiding is een elektromagneet met een hele grote diameter.
In de tekening kun je zien hoe je hem kunt maken.
Je gebruikt een snoer met vier dunne draadjes. Waarschijnlijk hebben ze een kleurtje. Bijvoorbeeld rood zwart groen en geel. Sluit de rode draad aan op de radioversterker. Het andere eind van de rode draad gaat naar de zwarte draad. Van het eind van de zwarte draad, ga je naar bijvoorbeeld de groene draad. Van het eind van de groene draad ga ja naar de gele. Het eind van de gele sluit je tenslotte ook aan op de radioversterker. Zo heb je een spoel met vier wikkelingen gemaakt.
Hoe ver kun je de radio nu horen?
Zo kun je de versterker in elkaar solderen:
Knip het schema uit,
plak het op een stukje hout,
Sla koperen spijkertjes op de stippen,
soldeer alle onderdelen op de goede plaats.
Welke 3 weerstanden 100 kΩ zijn, weet je zelf wel.
Maak twee versterkers
en verander ze een klein beetje.
Zet in de linker versterker een rode LED.
Maak aan de ingang van de rechter versterker een LDR. met een weerstand van 33 kΩ.
Houd een stukje glasvezel tussen de LED en de LDR. Hoor je geluid uit de luidspreker?
Maak de LDR in een kokertje van zwart karton. Richt hem op de LED. En ...?
Probeer de afstand tussen de zender en de ontvanger zo groot mogelijk te maken. Je mag bolle (positieve) lenzen gebruiken. Hoe ver kun je ze uit elkaar zetten?
Nou je toch een lichtontvanger hebt gemaakt, kijk en luister eens naar het geluid van een TL-buis.
Kijk en luister ook eens naar de lichtstraal op een oscilloscoop.
Een radio
Als je deze onderdelen er nog bij maakt, heb je een echte radio.
Er zit een diode bij met het nummer AA 112. Dat is een germaniumdiode. Je mag een andere diode gebruiken, als het maar een germaniumdiode is.
De spoel wikkel je om een kartonnen kokertje met een diameter van 10 tot 15 mm. Na een aantal wikkelingen maak je een aftakking. Leg een lus in de draad en ga gewoon door met wikkelen. Hoeveel wikkelingen? Dat doet er niet zo heel veel toe. Ergens tussen de 30 en 50 wikkelingen is goed. Ook het aantal aftakkingen mag je zelf kiezen.
De zenders kun je opzoeken door twee stukken aluminiumfolie in een boek te leggen.
Welke zender je ontvangt hangt af van hoe ver je de stukken aluminiumfolie tussen de bladzijden legt.
Je moet wel een grote (goede) antenne en een aardleiding hebben, om iets te kunnen ontvangen.
De snelheid van het geluid
Met twee versterkers en een dubbelstraaloscilloscoop, of een universeelmeter kun je de snelheid van het geluid meten.
Op de versterker is een extra condensator van 0,1 µF aangebracht bij de eerste transistor.
Sluit op beide versterkers een microfoon aan.
Laat ze luisteren naar een sinusvormige toon van 1000 Hz. Op de oscilloscoop zie je twee sinussen over elkaar heen.
Schuif een microfoon naar achteren, tot hij één sinus is verschoven. Dat is een tijdsverschil van 1/1000 seconde. De afstand tussen de twee microfoons is de afstand, die het geluid in 1/1000 seconde heeft afgelegd.
Geen oscilloscoop?
Sluit een gevoelige spanningmeter aan met de zwarte meetsnoer op de ene versterker en de rode meetsnoer op de andere versterker. Als de twee sinussen elkaar overlappen is het spanningsverschil tussen beide sinussen minimaal. Schuif een microfoon naar achteren, het spanningsverschil wordt groter. Als de microfoon ongeveer 33 cm naar achteren is verschoven meet je weer ‘een dip’ tussen beide sinussen, omat ze elkaar weer overlappen. Omdat er wel verschil is (alleen de naar achteren geschoven sinus wordt kleiner) is het spanningsverschil is wel groter, dan bij eerste situatie.
Meer leuke motiverende natuurkunde met behulp van elektronica? Kijk op jan.leisink.nl.
